本文關鍵詞：冷原子陀螺儀中高通量原子束的設計與實現(xiàn)

  更多相關文章： 原子干涉儀 激光冷卻和陷俘 磁光阱 冷原子束 激光器穩(wěn)頻

【摘要】：原子陀螺儀是基于原子的物質波特性而實現(xiàn)的,是原子的內態(tài)之間相干涉的原子干涉儀。相比于光學干涉儀,原子的德布羅意波長遠小于光波長,因此原子陀螺儀能夠獲得更高的測量精度和靈敏度,具有極大的應用潛力。然而,室溫下原子的德布羅意波長太短,波動現(xiàn)象不明顯,因此需要對原子先進行冷卻,得到速度較慢的冷原子。冷原子束源的制備方案采用目前被普遍采納的磁光阱(Magneto-Optical Trap)技術,該技術已經相當成熟,結構緊湊并且牢固可靠,有利于系統(tǒng)小型化。本文的工作針對第二代小型化原子陀螺儀系統(tǒng)的原子源部分進行組裝、調試和優(yōu)化。新系統(tǒng)中對原子源的獲取采用了二維磁光阱外加一束推射光的結構,也即是2D+-MOT構型。與第一代的3D-MOT相比,縱向無磁場分布,減弱了對原子干涉區(qū)域的磁干擾。其光學結構的裝配更加靈活多變,方便于在一套系統(tǒng)上嘗試多種方案。鑒于集成化的考慮,重新設計了光路,不同功能模塊之間通過單模保偏光纖連接,可實現(xiàn)移動和運輸,并且光路中所有的聲光調制器都實現(xiàn)了計算機控制,對射頻驅動器件也都做了統(tǒng)一封裝,使系統(tǒng)更緊湊。在獲取了高通量和相干性好的冷原子束后,又對其各特征參數(shù)的穩(wěn)定性分別進行測試分析,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)反復的進行更加精細的系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化。考慮到激光頻率和功率的穩(wěn)定性對干涉實驗的重要性,深入研究了外腔半導體激光器的特性及激光器穩(wěn)頻技術。在此基礎上,相繼實現(xiàn)了基于兩個π/2拉曼光脈沖的同向Ramsey干涉和三脈沖π/2-π-π/2構型的Mach-Zehnder干涉,干涉信號穩(wěn)定且干涉條紋對比度提高,為后續(xù)冷原子陀螺儀用于轉動加速度的測量打下了堅實的基礎。磁場線圈載流1.8A時可產生大約10G/cm的橫向磁場梯度,精細調節(jié)各電流可微調磁場分布。結合飛行時間法和激光誘導熒光法對原子束特征進行檢測,在橫向冷卻光光強大約23.5mW/cm、紅失諧量3Γ,推射光光強是9mW/cm~2、紅失諧量5Γ的條件下,獲取的冷原子束通量達到了94.7×10 atoms/s,平均速度是10m/s,速度分布寬度是2m/s。冷原子束源具有準直性好、通量高的特點,實現(xiàn)了新系統(tǒng)預期的實驗結果。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH744.3

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王曉佳;馮焱穎;薛洪波;;冷原子束在線檢測系統(tǒng)[J];中國激光;2012年05期

，

本文編號：1255926